毕业设计——零件BW02800072的数控加工研究.doc

零件BW-02800-072的数控加工研究 【摘要】本文通过对企业中零件BW-02800-072的图样进行分析，确定了零件的加工内容和加工要求，根据加工要求设计了零件的加工工艺路线，根据企业实际情况，选择了该零件的加工设备、加工夹具、加工刀具以及切削参数，编制了规范的零件加工工艺卡片。使用NX6.0软件编制了零件的加工刀路并进行了仿真加工，通过后处理得到了零件的加工程序，完成了BW-02800-072的加工全过程。【关键词】：零件BW-02800-072；工艺分析；编程目录引言1一、加工设备简介2（一）加工中心的分类以及加工对象2（二）“VDL-600A”加工中心的主要参数3（三）“VDL-600A”加工中心的组成3二、零件BW-02800-072的工艺分析4（一）零件图样分析4（二）加工内容5（三）工件毛坯的选择以及装夹6（四）刀具的选择与确定7（五）零件的工艺路线分析8三、零件的程序编制9（一）编制零件加工刀路9（二）加工重点和难点分析12总结13参考文献14谢辞15引言通过对产品制造工艺分析，加工程序的编辑以及对整个过程的把握，使得我数控技术的理解更进一步，并且使得自己的产品生品从设计到成型的能力更的到提高。数控技术不仅是现代制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础，也是未来生产力的主要发展方向，离开了数控技术，先进制造技术就成了无本之木。通过实习阶段专业知识的积累与技能的提升，越来越感觉到数控生产中工艺化的重要性。本文中零件BW-02800-072是企业中一个非规则零件，采用数控设备加工，而编制零件加工工艺和零件加工程序是数控加工的主要内容。一、加工设备简介（一）加工中心的分类以及加工对象加工中心按床身结构和主轴结构的不同可以分为以下几类：1.卧式加工中心（HMC）：主轴轴线为水平状态设置的加工中心，如图1-1所示。2.立式加工中心（VMC）：主轴轴心线为垂直状态设置的加工中心，如图1-2所示。图1-1 卧式加工中心图1-2 立式加工中心加工中心是备有刀库并能自动更换刀具对工件进行多工序加工的数控机床，与普通机床加工相比，加工中心具有许多显著的工艺特点：1加工精度高2表面质量好3质量稳定4生产效率高5具有较强的故障自诊断功能6软件适应性强。（二）“VDL-600A”加工中心的主要参数本零件选用“VDL-600A”加工中心，“VDL-600A”加工中心的主要技术参数如表1-1所示。表1-1 VDL-600A主要参数 型 号VDL500VDL600AVDL800工作台规格（长宽）700320mm800x420mm900x420mm工作台最大载重150kg500kg500kgX坐标行程450mm600mm800mmY坐标行程350mm420mm420mmZ坐标行程380mm520mm520mm主轴中心线到立柱导轨面距离430mm511mm511mm主轴端面至工作台上平面距离140520mm150670mm X、Y、Z切削速度 010000mm/minX、Y、Z快速进给速度 24/24/20m/min24/24/20m/min主轴最高转速8000r/min8000r/min608000 r/min刀库容量12把(斗笠式)(24把刀臂式可选)(斗笠式)16把(斗笠式);(24把刀臂式可选)刀柄BT40BT40 （JT40可选）刀具最大重量6kg7kg 刀具最大直径100/150(邻/空)mm100/130（刀臂式77/110）mm 工作台T型槽（槽数槽宽槽距）314110mm318125mm 数控系统FANUC 0i-MC（三）“VDL-600A”加工中心的组成1、计算机数控系统用来接收加工程序的各种信息，然后向伺服系统发出执行指令。内部有专用计算机、线路板等；外部有程控面板（CNC Control Unit）、机床动作操作面板（Operation Panel）以及屏幕显示器（CRT）等，如图1-3所示。图1-3操作面板2、伺服控制系统用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统。又称随动系统。在很多情况下，伺服系统专指被控制量（系统的输出量）是机械位移或位移速度、加速度的反馈控制系统，其作用是使输出的机械位移（或转角）准确地跟踪输入的位移（或转角）。伺服系统的结构组成和其他形式的反馈控制系统没有原则上的区别。3、控制介质是驱动部件，包括主轴驱动单元、进给单元、主轴电机及进给电机等。他在数控系统的控制下通过电气或电液伺服系统实现主轴和进给驱动。当几个进给联动时，可以完成定位、直线、平面曲线和空间曲线的加工。4、辅助系统是数控机床的一些必要的配套部件，用以保证机床的运行，如冷却、排屑、润滑、照明、监测等。它包括液压和气动装置、排屑装置、交换工作台，刀库，还包括刀具及监控检测装置等。5、机床本体包括主轴箱、进给机构、导轨、刀库、床身。它是机床的主要机械结构部分。二、零件BW-02800-072的工艺分析（一）零件图样分析如图2-1所示为零件BW-02800-072零件图，该零件材料是铝，按单件小批量加工,对该零件进行加工中心工艺分析。图2-1 零件图该零件为铝，主要加工内孔、钻孔、铣削型腔。其材料是铝，材质较软，切削时易粘刀。同时该零件为规则外形，因此在加工时因采用平口钳。如图2-2所示是该工件的夹具。图2-2 平口钳装夹（二）加工内容 该零件加工内容如表2-1所示。表2-1 加工内容内容要求备注外形零件整体外形，尺寸公差为（+0.1/-0.1)台阶零件台阶，台阶高3（+0.1/-0.1).4个4.2孔直径4.2（0/+0.039),深度为17.753孔直径3（+0。1/-0.1),深度为11.75两个沉头孔17.5深214.5深112深7圆台底面直径4顶面直径2，高1.46.8孔直径6.8深18（三）工件毛坯的选择以及装夹工件毛坯的选择：零件材料为AL,此材料为美国牌号，查阅机械设计手册中的中外材料对照表，可知AL对应的是铝合金。此材料较软。跟据零件尺寸和机床性能，并考虑零件装夹要求，为方便加工，毛坯选用标准块60*60*44.5的块料作为毛坯，毛坯如图2-3所示。图2-3 毛坯工件装夹注意事项：工件需要二次装夹，首先加工侧面的沉头孔，然后加工顶面部分，工件一定要紧靠基准面，如图2-4，图2-5所示所示。图2-4 第一次装夹加工侧面 图2-5 第二次装夹加工顶面（四）刀具的选择与确定加工中心的刀具由成品刀具和标准刀柄组成。其中成品刀具部分与通用刀具相同，如铣刀、钻头、扩孔钻、铰刀、镗刀、丝锥等。标准刀柄是加工中心必备的辅具，刀柄和机床的主轴孔相对应。加工中心的刀柄已经系列化和标准化，其锥柄和机械手抓卸部分都已有相应的标准。1.铣削速度V：指铣刀旋转时的圆周线速度，单位为m/min计算公式：v=dn/1000式中：d-铣刀直径， mm n-主轴（铣刀)；转速r/mm 从上式可得到：主轴（铣刀）；转速 n=1000v/d铣削速度V推荐值如表2-1所示：表2-2 铣削速度推荐值工作材料硬度/HB铣削速度V/（m/min）高速钢铣刀硬质合金铣刀低、中碳钢255290153654115高碳钢3253758123648合金钢22532510243780工具钢20025012234583灰铸铁2302909184590可锻铸铁200240152472110中碳铸钢160200152160902.进给量F：在铣削过程中，工件相对铣刀的移动速度称为进给量， 有三种表示方法：1)每齿进给量af: mm/z2)每转进给量f: mm/r3)每分钟进给量Vf: mm/min 三种进给量的关系为：Vf=fn=afzn进给量F推荐值如表2-2所示：表2-2 进给量推荐值工作材料硬度/HB高速钢铣刀硬质合金铣刀立铣刀端铣刀立铣刀端铣刀低碳钢1502000.030.180.150.30.060.220.20.35中、高碳钢2253250.030.150.10.20.050.220.120.25灰铸铁1802200.050.150.150.30.100.20.20.4可锻铸铁2002400.050.150.150.30.080.150.1503合金钢2803200.030.120.070.120.050.120.080.2工具钢HRC35460.040.10.10.2铝镁合金951000.050.120.20.30.080.30.150.383刀具选用该零件加工选用的刀具以及切削参数如表2-3所示。表2-3 刀具及切削参数刀具号直径转速进给加工内容T1 123600200铣外形T2286001800粗加工曲面型腔T3（钻头）31000200钻直径3的孔T4（钻头）6.81000200钻直径6.8的孔T5（钻头）4.21000200钻直径4.2的孔T6（球刀）290002000精加工曲面T7636001500铣沉头孔（五）零件的工艺路线分析以一次装夹作为一个工序，编制零件工艺卡如图2-6，图2-7所示。 图2-6 加工侧面 图2-7 加工顶面三、零件的程序编制UG分CAD和CAM两部分。现代机械工业的飞速发展，CAD/CAM的作用日益突出，在现代机械设计和制造中广泛应用，CAD/CAM的最大优点在于能自动生成NC程序，现代企业中为了提高产品的设计质量和缩短生成周期，节约劳动成本，都广泛运用CAD/CAM进行零件的设计和加工制造。它和数控加工仿真软件结合在一起，使得生产率大大提高。（一）编制零件加工刀路1、点击【开始】、【所有应用模块】、【加工】，弹出加工环境设置对话框，CAM会话配置选择cam_general；要创建的CAM设置选择mill_planar，如图3-1所示，然后点击【确定】，进入加工模块。图3-1 加工环境设置 2、选择【几何视图】，更改WORKPIECE和MCS_MILL，建立工件坐标系，工件需要装夹两次，所以坐标系也需要建立两个如图3-2所示，双击WORKPIECE，选择加工部件以及毛坯，选完之后点击完成如图3-3所示。 图3-2 坐标系 图3-3 几何体 3、选择【机床视图】，点击创建刀具，根据需要创建刀具，按实际情况对刀具命名如图3-4所示，输入刀具直径，刀具号一一对应，如图3-5所示。图3-4 刀具列表 图3-5 刀具参数 4、点击程序顺序视图，创建程序，选择加工方法、加工部件、加工刀具、加工方法，如图3-6所示。确认，修改切削参数，合理搭配进给，转速，切削量，生成程序。确认刀路，仿真加工如图3-7所示，程序完善后进行后处理得到NC程序。图3-6 操作 图3-7 仿真结果 5、生成的部分程序14%N0010 G40 G17 G90 G70N0020 G91 G28 Z0.00030 T01 M06N0040 G0 G90 X5.1719 Y3.0165 S5000 M03N0050 G43 Z.4331 H01N0060 G3 X5.1719 Y3.0165 Z.2967 I.1685 J.1819 K.0217 F98.4N0070 X5.3404 Y2.9504 Z.2805 I.1685 J.1819 K.0217N0080 G1 X7.6796 M08N0090 Y2.9551N0100 X2.9503N0110 Y2.9504N0120 X5.3404N0130 Y2.7536N0140 X7.8764N0150 Y3.152N0160 X2.7535N0170 Y2.7536N0180 X5.3404N0190 Y2.5567N0200 X8.0733N0210 Y3.3488N0220 X2.5566N0230 Y2.5567N0240 X5.3404N0250 Y2.3599N0260 X8.2701N0270 Y3.5457N0280 X2.3598N0290 Y2.3599N0300 X5.3404N0310 Y2.163N0320 X8.467N0330 Y3.7425N0340 X2.1629N0350 Y2.163N0360 X5.3404N0370 Y1.9662N0380 X8.6638N0390 Y3.9394N0400 X1.9661N0410 Y1.9662N0420 X5.3404N0430 Y1.7693N0440 X8.8607.N8740 Y1.5306N8750 X9.0993N8760 Y4.3749N8770 X1.5306N8780 Y1.5306N8790 X5.315N8800 Y1.3338N8810 X9.2962N8820 Y4.5717N8830 X1.3338N8840 Y1.3338N8850 X5.315N8860 G3 X5.4803 Y1.4991 I0.0 J.1653N8870 G0 Z.1969N8880 M02%（二）加工重点和难点分析1、此零件看似简单，其实很多尺寸要多加注意。2、第二次装夹前一定要对定位面上的加工处进行曲毛刺处理，不然定位不准容易导致零件报废。3、注意及时更换刀具。4、型腔最深处12.5MM，加工的刀具直径较小，易发生断刀，切削该部分的时候切屑量一定要小，以保护刀具。总结通过这次的论文的撰写，使我掌握了很多课外的知识，并且把理论与实际紧密地结合了起来。初步掌握了企业生产零件如何安排具体的工艺以及程序的编制，也从中了解了企业的管理模式及人文环境，为我将来出去更好地适应企业环境奠定了良好的基础。在学到知识的同时，我也增强了自己的动手能力，掌握了加工中心的一些基本的操作，以及编制工艺时怎样更合理地安排加工顺序、如何缩短加工时间等一些流程和在操作中一些简单快捷地处理问题的能力。通过这次的设计，也学会了如何写一篇论文，写论文时资料准备、论文格式等等。这些都是我以前没有接触过的，借此学到了许多新的知识。虽然完成毕业设计的整个过程中遇到了不少的困难，但在老师和企业里员工的帮助下我克服困难，顺利的完成了。总之，通过毕业设计使我受益非浅。参考文献1罗春华，刘海明主编.数控加工工艺简明教程.北京理工大学出版社2008.32赵长旭编著.数控加工工艺.西安电子科技大学出版社.2007.13邓广敏主编.加工中心操作工.北京化学工业出版社.2006.4刘守勇主编.机械制造工艺与机床夹具.北京机械工业出版社.2001.5石皋莲.UG NX CAD 应用案例教程.机械工业出版社.2010年9月第一版